JP6478720B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置において、出力画像の品質を決める要素の一つとして、感光ドラム（像担持体）の表面電位が挙げられる。この表面電位は、感光ドラムの感光体層の膜厚や環境などの違いなどにより変化することが知られている。感光ドラムの使用を重ねると、感光ドラムの感光体層の膜厚が減少することや、露光に対する感度が低下すること等により、感光ドラムの表面電位が変化し、それに伴う画像品質の変化が生じる。そこで、画像品質を安定させる手段の一つとして特許文献１では、感光ドラムの表面電位を測定する構成が提案されている。この構成では、感光ドラムの表面電位を実際に測定し、環境や感光体層の膜厚などの違いによらず、感光ドラムの明部電位を適正に制御して画像品質を一定に保っている。

特開２０１３−１２５０９７号公報

感光ドラムの使用状況によっては、表面に局所的なキズや削れなどが生じる。例えば、感光ドラム周面において記録材（紙）の端部と接触する位置（紙端部位置）では、記録材に厚みがあることから、感光ドラムと転写部材の間に微小な空間が生まれる。この空間に転写電圧が印加されると放電現象が生じ、感光ドラム（感光体層）の表面が局所的に削れる。そのため、紙端部位置において感光体層の削れが促進され、感光体層の紙端部位置での膜厚が薄くなる。

感光体層の膜厚が薄くなると、暗部電位が低くなる。これは、感光体層の膜厚が薄くなるに従って、感光体層の持つ静電容量が大きくなるので、所望の帯電電位を得るために必要となる帯電電流値が大きくなることにより、帯電部材の帯電能力を超えるからである。また膜厚が薄くなると、感光ドラムの表面電位の暗減衰量も増加するため、暗部電位が更に低下する。感光ドラムの暗部電位が低くなると、画像カブリが生じる。これは、暗部電位と現像電位の差が小さくなるに従って、画像カブリが悪化してしまうためである。以上のように、感光ドラムの紙端部位置においては、感光体層の膜厚が小さくなり、紙端部における画像カブリ（以下、端部カブリと記述する）が発生する可能性がある。

ここで、特許文献１に記載の構成は、感光ドラムの暗部電位を長手において一様に検知するため、局所的な明部電位の変動に対して検知精度が落ちる。そのため、特許文献１の構成では、上述のような局所的な感光体層の膜厚長手ムラや感度長手ムラなどに起因する感光ドラムの暗部電位長手ムラを検知できす、それに伴う画像弊害が発生する可能性があった。

本発明の目的は、像担持体の表面電位を適切に検知し、画像不良の発生を抑制することができる技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
帯電した前記像担持体の前記表面を露光する露光ユニットと、
前記像担持体に接触する接触部材と、
前記接触部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記露光ユニットと前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、
前記像担持体から前記接触部材に流れる電流の電流値を検出する検出部と、
前記電圧印加手段によって前記電圧が前記接触部材に印加された状態で前記検出部により検出される前記電流値と、前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記像担持体の表面電位を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記表面電位に基づいて、前記像担持体が寿命に達していることを報知する報知部と、
を備え、
前記取得部は、前記像担持体の軸線方向において、
前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の前記表面の一部が前記露光ユニットによって露光された第１領域と前記像担持体の前記表面の一部が前記露光ユニットによって露光されない第２領域とを形成した状態で検出される前記電流値と前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記第２領域の表面電位を取得し、
前記報知部は、前記第２領域の表面電位が許容値に満たない場合に、前記像担持体が前記寿命に達していることを報知することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
帯電した前記像担持体の前記表面を露光する露光ユニットと、
前記像担持体に接触する接触部材と、
前記接触部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記露光ユニットと前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、
前記像担持体から前記接触部材に流れる電流の電流値を検出する検出部と、
前記電圧印加部材によって前記電圧が前記接触部材に印加された状態で前記検出部により検出される前記電流値と、前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記像担持体の表面電位を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記表面電位に基づいて、前記像担持体が寿命に達していることを報知する報知部と、
を備え、
前記取得部は、前記像担持体の軸線方向において、前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の前記表面の一部が前記露光ユニットによって露光された領域を形成した状態で、検出される前記電流値と前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記軸線方向の前記領域の位置が前記像担持体の回転方向において互いに異なる複数の前記領域における前記表面電位をそれぞれ取得し、
前記報知部は、複数の前記領域の前記表面電位の平均値、もしくは、複数の前記領域の前記表面電位のうち最大値と最小値の差、がそれぞれの許容値を超える場合に、前記像担持体が前記寿命に達していることを報知することを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の表面電位を適切に検知し、画像不良の発生を抑制することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例１における各構成の概略図 仮想感光ドラム１とＣブレード７の位置関係図 本発明の実施例１における各構成の長手配置図 転写電圧値と転写電流値の関係図 本発明の実施例１における静電潜像パターン図 本発明の実施例１における静電潜像パターンを用いた際のＶ−Ｉカーブ 感光ドラム１上の表面電位と露光光量の関係図 ２ｍＪ／ｍ^２の露光光量を使用した時のＶＬとＶＤの関係図 感光ドラム１の膜厚と暗部電位の関係図 感光ドラム１の暗部電位と画像カブリの関係図 本発明の実施例１における各構成の動作についてのフローチャート 本発明の実施例２における各構成の概略図 本発明の実施例２における各構成の長手配置図 本発明の実施例２における静電潜像パターン図 本発明の実施例２における静電潜像パターンを用いた際のＶ−Ｉカーブ 感光ドラム１の明部電位とベタ濃度の関係図 本発明の実施例２におけるａｖｅＶＬとδＶＬの許容値の関係図 本発明の実施例２における各構成の動作についてのフローチャート

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
（１）画像形成装置の構成及び画像形成プロセスの説明
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置は、電子写真方式のレーザービームプリンターである。このプリンタにはパソコン・画像読取装置等の外部ホスト装置を接続することで、画像情報を受け取りプリントする。すなわち、外部ホスト装置（不図示）から制御手段である制御回路部（ＣＰＵ）１０に画像情報が入力されると、記録材Ｐに画像が形成されて出力される。

制御回路部１０は、ホスト装置やプリンタ操作部（不図示）との間で電気的情報の授受をすると共に、画像形成装置の画像形成動作を、メモリ（不図示）に記憶させた所定の制御プログラムや参照テーブルに従って制御する。以下に説明する画像形成シーケンス制御やその他の各種制御は、制御回路部１０によって実行されるものであり、制御回路部１０は、演算部１０ａと、記憶制御部１０ｂと、を有している。演算部１０ａは、画像形成装置の制御に必要な各種演算を行うものであり、本発明の電位検出部（算出部）を形成する。記憶制御部１０ｂは、ＲＡＭに演算部１０ａによる演算結果などのデータを格納したり、ＲＯＭに記憶した各種テーブルなどから制御等に必要な情報を取り出し、演算部１０ａに提供するものである。以下の説明において各種検出値等をもとに各演算式により求められる算出値は、実際にリアルタイムで算出してもよいし、予め検出値等と算出値とを対応させたテーブルを用意しておき、該テーブルを参照して取得してもよい。また、ユーザに各種情報を表示するための表示器１１を備える。本実施例では、表示器１１が、本発明における、ドラム寿命の報知する報知部に対応する。

９は、プリンタ本体（画像形成装置本体）、８は、プリンタ本体９に対して着脱可能なプロセスカートリッジである。１は、ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラム１と記す）であり、像担持体として機能する。感光ドラム１は、プリントスタート信号に基づ
いて３７０ｍｍ／ｓｅｃにて回転駆動する。２は、帯電部を形成する帯電部材としての、ローラ状の帯電手段（以下、帯電ローラ２と記す）である。感光ドラム１には帯電バイアスが印加される帯電ローラ２を接触させてあり、回転する感光ドラム１の周面が帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電される（帯電工程）。

３は、露光部としての露光手段（以下、スキャナ３と記す）である。スキャナ３は、ホスト装置から入力された画像情報の電気信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、感光ドラム１の帯電面を走査露光し、明部電位部と暗部電位部からなる静電潜像が感光ドラム１の周面に形成される（露光工程）。４は、現像スリーブであり、感光ドラム１に対向して配置されている。現像スリーブ４にはトナー（現像剤）が担持される。静電潜像は、現像スリーブ４によって現像され、感光ドラム１の周面にはトナー像（現像剤像）が形成される（現像工程）。

５は、電圧印加部材、転写部材としての、ローラ状の転写手段（以下、転写ローラ５と記す）である。転写ローラ５は、感光ドラム１に対向して配置されている。所定の制御タイミングにて、転写ローラ５に搬送された記録材Ｐが転写ローラ５を通過する際に、転写バイアスを転写ローラ５に印加され、感光ドラム１の周面のトナー像が記録媒体Ｐの面に静電転写される（転写工程）。６は、ローラ状の定着手段である。転写工程後の記録材Ｐは、定着手段６に搬送され、定着手段６によって記録材Ｐ上のトナー像は加熱加圧定着処理を受け、画像定着される（定着工程）。７は、クリーニング手段（以下、Ｃブレード７と記す）である。転写工程後の感光ドラム１の周面には転写残トナーなどの残留物がある。これをＣブレード７により除去する（クリーニング工程）。

以上の画像形成プロセス（帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング工程）を繰り返すことにより画像の形成が行われる。

（２）本実施例に係る画像形成装置の各構成の詳細
感光ドラム１は、直径３０ｍｍのアルミシリンダ外周面に抵抗層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層をディッピング塗工法にて順次塗布して構成される剛体である。ここで電荷輸送層の膜厚は２５μｍである。
帯電ローラ２は、直径６ｍｍの芯金に対し、外径が１２ｍｍとなるようにヒドリンゴムの基層にウレタンの表層を塗工している。また、抵抗値は１×１０^６Ω以下であり、硬度は高分子計器（株）製ＡｓｋｅｒＣゴム硬度計にて４０度である。
スキャナ３は、感光ドラム１面位置での光量が可変できる波長８００ｎｍの半導体レーザーである。ここで画像形成時のレーザー光量は４ｍＪ／ｍ２である。
転写ローラ５は、直径６ｍｍの芯金に対し、外径１５ｍｍになるようにイオン導電性スポンジの基層を配置している。また抵抗値は温度２２℃の環境において４×１０^７Ωであり、硬度は高分子計器（株）製ＡｓｋｅｒＣゴム硬度計にて３０度である。
Ｃブレード７の材質はウォーレス硬度７０度のポリウレタンゴムである。

図２を参照して、上記構成の配置について説明する。図２は、本実施例における主要構成の概略図である。帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触配置され、スキャナ３は、レーザー光が感光ドラム１の周面に照射するように配置されている。現像スリーブ４、転写ローラ５は、感光ドラム１に対向して配置されている。帯電ローラ２には帯電電圧を印加する帯電電圧印加回路が接続されており、転写ローラ５には転写電圧を印加する転写電圧印加回路が接続されている。２ａは、交流電圧である帯電電圧を帯電ローラ２に印加する帯電電圧印加回路である。帯電電圧印加回路２ａは、定電圧電源に接続されており、その出力値はＤＣ６２０Ｖ、Ｖｐｐ１６００Ｖ、２９００Ｈｚである。定電圧電源からの交流電圧の出力時に、帯電ローラ２を介した帯電電圧が感光ドラム１に印加され、感光ドラム１の周面は、暗部電位（以下、Ｖ_Ｄ）が６００Ｖとなるように一様に帯電される。

帯電ローラ２によって周面を一様に帯電させられた感光ドラム１は、スキャナ３によって走査露光され、感光ドラム１上に１５０Ｖの明部電位（以下、Ｖ_Ｌと記す）が形成される。感光ドラム１上のＶ_Ｌ部は転写ローラ５に搬送される。５ａは、転写ローラ５に直流電圧である転写電圧を印加する転写電圧印加回路である。転写電圧印加回路５ａは、定電圧電源に接続されている。定電圧電源からの直流電圧の出力時に、転写ローラ５を介した転写電圧が感光ドラム１に印加される。５ｂは、電流検出部としての、転写電流検知回路であり、転写電圧印加回路５ａによって感光ドラム１に電圧が印加された際に、感光ドラム１に流れる電流値を検知する回路である。

図３は、感光ドラム１の回転軸方向に見たときの仮想感光ドラム１とＣブレード７の位置関係を示す模式図である。設定角は、図３中のθで示すように、Ｃブレード７と仮想感光ドラム１の当接位置Ａにおける仮想感光ドラム１の接線とＣブレード７の当接面Ｂとの角度である。侵入量は、図３中のδで示すように、Ｃブレード７と仮想感光ドラム１の当接位置ＡとＣブレード７の当接面側の先端位置との距離である。本実施例においてＣブレード７は、設定角２０度、侵入量０．７ｍｍと設定し、当接圧３０Ｎ／ｍの条件で感光ドラム１の回転方向に対してカウンター方向に当接させてある。

（３）各構成の長手位置関係
図４は、本実施例で使用する各構成の長手位置についての説明図である。最大通紙幅は２１６ｍｍに設定し、転写ローラ５の長手幅は２２０ｍｍである。帯電ローラ２の有効帯電幅の長手幅は２２５ｍｍで、レーザー露光幅は２０６ｍｍ、Ｃブレード７は２４０ｍｍ、感光ドラム１は２６０ｍｍである。本実施例の特徴である静電潜像パターンの明部電位部と暗部電位部の長手配置は後述する。

（４）感光体の明部電位検知手段の構成及び明部電位検知プロセス
次に、感光ドラム１の表面電位検知手段について詳しく説明する。一例として、転写ローラ５を介して感光ドラム１の表面電位を測定するプロセスについて記述する。図２において、転写電圧値と、転写ローラ５を介して感光ドラム１に流れる電流値（以下、転写電流値と記す）を検出、比較することにより感光ドラム１の表面電位を検知する。以下、一例として感光ドラム１のＶ_Ｌを検知する方法について記述するが、特にそれに限ったものではなく、任意の表面電位について検知できる。

図５を参照して、感光ドラム１のＶ_Ｌの算出方法（取得方法）について説明する。図５は、転写電圧値（印加電圧値）と転写電流値（検出電流値）の関係を示す図である。横軸は転写電圧値で、縦軸はその時の転写電流値を表している。転写電流値は感光ドラム１のＶ_Ｌに対してパッシェンの法則に従い、ある転写電圧値を境に放電が開始する。この転写電圧値を放電開始電圧とする。Ｖ_Ｌに対して絶対値の小さい放電開始電圧をＶ_１、絶対値の大きい放電開始電圧をＶ_２とする。ここで放電が開始する電圧値は、Ｖ_Ｌと、感光ドラム１と転写ローラ５の間を占める気圧、感光ドラム１と転写ローラ５の距離に依存する。検知時に、感光ドラム１と転写ローラ５の間を占める気圧、感光ドラム１と転写ローラ５の距離が変化しないとすると、Ｖ_１とＶ_Ｌの電位差とＶ_２とＶ_Ｌの電位差の絶対値は等しい。そのため、転写電圧値と転写電流値の関係は図５のように、Ｖ_Ｌを中心に対称性を持つ。すなわち、感光ドラム１のＶ_Ｌと放電開始電圧Ｖ_１、Ｖ_２には、式（１）の関係がある。
Ｖ_Ｌ＝（Ｖ_１＋Ｖ_２）／２ … 式（１）

以上の放電開始電圧値Ｖ_１、Ｖ_２と感光ドラム１の表面電位Ｖ_Ｌの関係を用いて、感光ドラム１の明部電位Ｖ_Ｌを算出する。ここで、この様に検知したＶ_Ｌの値は、上記の対称性を利用する測定原理より、周囲の環境や転写ローラ５の抵抗に依存することなく決まる
。

また、本実施例では転写ローラ５を介して行う感光ドラム１の明部電位を検知する方法について記しているが、特にそれに限ったものではない。感光ドラム１に当接または対向する部材であり、電圧を印加することができる部材（例えば帯電ローラ２など）であれば良い。

（５）感光体における表面電位の長手ムラ検知手段の構成及び検知プロセス
次に、本実施例の特徴である感光ドラム１の長手における表面電位ムラ検知手段について詳細に説明する。以下に一例として、課題のように紙端部での膜厚減少による感光体における暗部電位ムラの検知手段について記述するが、特にそれに限ったものではない。感光ドラム１の膜厚が削れやすい長手位置が予め判断できていれば、その長手位置での表面電位ムラを検知すれば良い。

図６は、本実施例で用いる静電潜像パターンの一例である。この静電潜像パターンは、感光ドラム１の長手で明部電位部（以下、Ｖ_Ｌ部）と暗部電位部（以下、Ｖ_Ｄ部）からなることを特徴とする。すなわち、帯電された状態のドラム周面に露光工程において帯電領域の一部が露光されることにより、露光された部分が明部電位部となり、露光されない部分が暗部電位部となり、感光ドラム１の周面に形成される。具体的には、Ｖ_Ｄ部の長手位置が紙端部（以下、領域ａ）であり、Ｖ_Ｌ部の長手位置が紙端部以外の領域（以下、領域ｂ）であることに加えて、短手幅はドラム１周分の長さを有することを特徴とする静電潜像パターン（以下、潜像パターン１）である。すなわち、潜像パターン１は、ドラム長手方向（記録材幅方向）における暗部と明部の組み合わせが、ドラム周面における周方向（記録材の搬送方向）の全域にわたって一様となるように形成される。なお、潜像パターン１としては、暗部電位ムラの検知に支障がなければ、感光ドラム１周面おいて、記録材Ｐの搬送方向に直交する幅方向における記録材Ｐの端部が接触する領域を含む領域が暗部電位となるように形成される他のパターンを採用してもよい。ここで感光ドラム１はディッピング塗工法にて構成されるため、図２において紙面手前側の端部膜厚が薄い。本実施例１では、感光ドラム１の紙端部における膜厚ムラについて検知したいため、領域ａの長手幅は感光ドラム１の膜厚が薄い側において、図４中の最大通紙幅の端部を基準に０〜２５ｍｍの範囲とした。すなわち、本実施例では、ドラム周面の帯電領域のうち、記録材の端部が接触する領域を含む記録材幅方向における一方の端部領域が、露光部により露光されない暗部となり、その他の領域が、露光部により露光される明部となるように潜像パターンを形成した。本実施例では、潜像パターン１を用いて感光ドラム１暗部電位の長手ムラについて検知する。

図７は、潜像パターン１を用いた際の、転写電圧値（以下、Ｖｔ）と転写電流値（以下、Ｉｔ）の関係（以下、Ｖ−Ｉカーブ）であり、横軸は転写電圧値で縦軸は転写電流値を表している。潜像パターン１は長手で領域ａのＶ_Ｄ部と領域ｂのＶ_Ｌ部の両方を有する。そのため潜像パターン１を表面電位検知手段で検知した際に得られるＶ−Ｉカーブ（図７中の太線）は、図７中の一点鎖線で示す領域ｂのＶ−Ｉカーブと、図７中の二点鎖線で示す領域ａのＶ−Ｉカーブを合成したものとなる。その結果、合成したＶ−Ｉカーブは、図７中の○部のように４つの変曲点を持つ。これら４つの変曲点は、領域ａでの放電開始電圧と領域ｂでの放電開始電圧に相当する。領域ｂでの放電開始電圧の内、Ｖ_Ｌに対して絶対値の小さい放電開始電圧をＶ_Ｌ１、絶対値の大きい放電開始電圧をＶ_Ｌ２とする。また、領域ａでの放電開始電圧の内、Ｖ_Ｄに対して絶対値の小さい放電開始電圧をＶ_Ｄ１、絶対値の大きい放電開始電圧をＶ_Ｄ２とする。

領域ａのＶ_Ｄを求めるに当たり、Ｖ_Ｄ１、Ｖ_Ｄ２をそれぞれ求める。Ｖ_Ｄ１はＶ_Ｌ２＜Ｖｔ＜Ｖ_Ｄ１の領域のＶ−Ｉ直線とＶ_Ｄ１＜Ｖｔ＜Ｖ_Ｌ１の領域のＶ−Ｉ直線の交点であ
り、Ｖ_Ｄ２はＶｔ＜Ｖ_Ｄ２の領域のＶ−Ｉ直線とＶ_Ｄ２＜Ｖｔ＜Ｖ_Ｌ２の領域のＶ−Ｉ直線の交点である。そのため、これらのＶ−Ｉ直線を求めることにより、各Ｖ−Ｉ直線の交点からＶ_Ｄ１、Ｖ_Ｄ２の値を算出できる。各Ｖ−Ｉ直線は、それぞれの領域の適当なＶｔとＩｔの関係を少なくとも２点、実際に測定することにより、得ることができる。こうして得られたＶ_Ｄ１、Ｖ_Ｄ２の値とＶ_Ｄの関係は、上述の放電開始電圧の対称性に従うので、式（２）の関係となる。
Ｖ_Ｄ＝（Ｖ_Ｄ１＋Ｖ_Ｄ２）／２ … 式（２）
以上のようにして得られたＶ_Ｄを、画像不良の判断基準に用いる。

なお、印加電圧値と検出電流値の変化は、実際には、上述したように曲線的な変化を示すが、図７に示すように、直線で構成された変化に近似した関係式で表すことができる。この明部電位を表す関係式（明部関係式）と暗部電位を表す関係式（暗部関係式）とを合成した合成関係式は、傾きが４箇所で変化する直線で表すことができる。傾きの変化する４点（変曲点）は、傾きの変化の具合などからを求めることができる。

更に好ましくは、画像形成時の露光光量よりも小さい光量で領域ａを露光する。図８は、感光ドラム１上の表面電位と露光光量の関係（以下Ｅ−Ｖカーブと記す）で、横軸が露光光量、縦軸が感光ドラム１の表面電位を表している。図８中の実線は膜厚が厚い時のＥ−Ｖカーブで、一点鎖線は膜厚が薄い時のＥ−Ｖカーブである。感光ドラム１の膜厚が薄くなるとＶ_Ｌが上昇することを表している。感光ドラム１の膜厚が薄くなり静電容量が大きくなると、同じＶ_Ｄの時の感光ドラム１表面の電荷量が多くなる。ある露光光量に対して生成される逆極性の電荷の数は膜厚によらず一定で、感光ドラム１表面の対消滅する電荷量は一定である。そのため膜厚が薄い場合、露光後の感光ドラム１表面の電荷量が大きいため、Ｖ_Ｌは高くなる。このような感光ドラム１の特性を考慮して、Ｖ_Ｌを安定させるために画像形成時の露光光量には比較的強い光量を用いる。そのため、画像形成時の露光光量におけるＶ_Ｌの静電容量依存性は小さい。一方で、画像形成時の露光光量よりも小さい光量におけるＶ_Ｌは、静電容量依存性が高く、表面電位の膜厚依存性が高い。本実施例のような感光ドラム１の膜厚ムラを検出する場合においては、表面電位膜厚依存性が高い箇所を使用することが好ましい。そのため露光光量としては、図８中の２ｍＪ／ｍ^２の露光光量を使用することが好ましい。

図９は、２ｍＪ／ｍ^２の露光光量を使用した時のＶ_ＬとＶ_Ｄの関係で、横軸がＶ_Ｌ。縦軸がＶ_Ｄである。この関係より、Ｖ_Ｄの許容限界がＶ_Ｌとして検知できる。

図１０は、感光ドラム１の膜厚とＶ_Ｄの関係で、横軸は感光ドラム１の膜厚、縦軸はＶ_Ｄである。感光ドラム１の膜厚が薄くなると、感光ドラム１の持つ静電容量が大きくなり、所望のＶ_Ｄを得るために必要となる帯電電流値が大きくなる。帯電電流値の大きさが帯電ローラ２の帯電能力の限界を超えると、帯電電流値の不足によりＶ_Ｄが減少する。また膜厚が薄くなると、感光ドラム１表面電位の暗減衰量も増加する。その結果、図１０のように膜厚が薄くなるに従い、Ｖ_Ｄが小さくなる。

図１１は、Ｖ_Ｄと画像カブリの関係である。図１１の横軸はＶ_Ｄで、縦軸は画像カブリの大きさである。画像カブリは現像電位とＶ_Ｄの差に依存し、いま現像電位は一定とするため、画像カブリとＶ_Ｄの関係は図１１のようになる。図１０のように、膜厚が減少するとＶ_Ｄが小さくなるため、画像カブリは悪化する。ここで、画像カブリの大きさの許容値を予め３％と定義する。すると、許容できるＶ_Ｄは図１１を基に予め設定でき、使用中にＶ_Ｄが許容値を下回った場合、ドラム寿命として報知できる。

図１２を参照して、より詳しく実施例１における各構成の動作について説明する。図１２は、端部カブリに対する評価シーケンスのフローチャートである。
Ｓ１０１：感光ドラム１を回転駆動させ、帯電ローラ２を用いて感光ドラム１上にＶ_Ｄを形成する。
Ｓ１０２：スキャナ３を用いて感光ドラム１上を走査露光し、感光ドラム１上に潜像パターンａを形成する。
Ｓ１０３：転写ローラ５を用いて感光ドラム１の表面電位を検知する。
Ｓ１０４：感光ドラム１上の領域ａにおけるＶ_Ｄを算出する。
Ｓ１０５：算出したＶ_Ｄが許容値を超える場合はドラム寿命と報知し、画像形成を停止する。Ｖ_Ｄが許容値を超えない場合は画像形成を続ける。

（６）比較例１
実施例１の効果を説明するために、比較例１を挙げる。
比較例１の構成における実施例１との差異は、静電潜像パターンである。
比較例１の静電潜像パターンは、感光ドラム１の長手で一様に暗部電位部からなることを特徴とする。

（７）端部カブリに対する評価
実際に比較例１と実施例１を同一条件で評価し、実施例１の優位性を示す。
評価方法として、領域ａの削れ量が０μｍ、５μｍの感光ドラム１を実施例１及び比較例１の画像形成装置に入れて画出しした。そして、領域ａの削れ起因の紙端部カブリの発生状況を比較した。表１が、削れ量と紙端部カブリ発生状況の比較である。

（表１）削れ量と紙端部カブリ発生状況の比較

なお、紙端部カブリ発生状況において、○は発生なし、×は発生、―は領域ａにおいてＶ_Ｄが許容値を下回ったためドラム寿命として報知することにより画像形成を停止した、とした。比較例１では、長手において一様にＶ_Ｄ部を形成するため領域ａのＶ_Ｄを精度よく検知できない。そのため、領域ａにおいて感光ドラム１の膜厚が低下しても、Ｖ_Ｄ低下による紙端部カブリが発生し、膜厚削れ量が５μｍになると紙端部カブリが発生した。これに対し実施例１では、領域ａにおけるＶ_Ｄを検知できるため、領域ａの膜厚低下によるドラム寿命であると報知でき、画像形成を停止したため、紙端部カブリが発生しなかった。以上の評価により、比較例１に対する実施例１の優位性を確認できた。

（実施例２）
本発明の実施例２に係る画像形成装置について説明する。本実施例において実施例１と共通する構成については、実施例１と同じ符号を付して再度の説明を省略する。本実施例においてここで説明しない事項は実施例１と同様である。

本実施例は、予め感光ドラム１の表面電位ムラが生じやすい領域が判明していない場合などに有効である。以下、一例として帯電前露光（第２の露光部）がある構成について記述するが、特にそれに限ったものではない。帯電ローラ２汚れなどによって感光ドラム１が局所的に削れる場合もある。

帯電前露光による感光ドラム１面露光光量は長手一様でない場合がある。この場合、前露光処理後の感光ドラム１表面の静電潜像は長手で一様ではないため、帯電工程において再び長手で一様なＶ_Ｄを形成する必要がある。この帯電工程において、帯電する際に感光
ドラム１に流れる帯電電流量は長手において一様ではなく、感光ドラム１の膜厚削れが長手において一様でなくなる。そのため、長手において局所的な膜厚低下が進む可能性があり、図８で示すようなＶ_Ｌの上昇が局所的に起こる可能性がある。Ｖ_Ｌが上昇すると現像電位との差が小さくなるため、所望の画像濃度が得られなくなる。すなわち、帯電前露光をもつ構成においては、局所的な膜厚低下により、局所的な画像濃度薄が発生する可能性がある。

以上のように実施例２では、感光ドラム１の明部電位ムラを長手全域で検知するため、静電潜像パターンは実施例１とは異なる。

（１）本実施例に関わる構成の説明
図１３は、実施例２に関わる構成の概略図である。感光ドラム１、帯電ローラ２、転写ローラ５、Ｃブレード７は実施例１と共通であり、実施例２ではこれらに加えて帯電前露光１０を用いる。帯電前露光１０は、感光ドラム１の長手両端部に設置したＬＥＤにて行う。このとき、感光ドラム１の長手中央位置における面光量が３８ｍＶ以上となるようにＬＥＤの光量を設定する。なお、前露光装置１０の光量は、浜松ホトニクス社製Ｓｉ ＰＩＮフォトダイオードＳ３９９４−０１にＦＬＵＫＥ社製 Ｆｌｕｋｅ ８７Ｖを接続し、ダイオードをドラム表面に固定してドラム電圧を測定した。本実施例ではこの様に、帯電前露光を両端部に設置したＬＥＤで行うことにしたが、特にそれに限ったものではない。

（２）各構成の長手位置関係
図１４は、実施例２で使用する各構成の長手位置関係である。最大通紙幅、転写ローラ５の長手幅、有効帯電幅の長手幅、露光幅、Ｃブレード７、感光ドラム１については実施例１と共通であり、実施例２ではこれらに帯電前露光幅が加わる。帯電前露光幅は２３５ｍｍである。

（３）感光体における表面電位の長手ムラ検知手段の構成及び検知プロセス。
図１５は、本実施例で用いる静電潜像パターン（以下、潜像パターン２）の一例である。この静電潜像パターンは、感光ドラム１の長手でＶ_Ｌ部とＶ_Ｄ部からなる第１の検知領域と、第１の検知領域に対して明部電位部の長手領域が異なる領域を有する第２の検知領域を少なくとも一つ以上有することを特徴とする。すなわち、複数の潜像パターンは、それぞれ、ドラム周面の帯電領域のうち、露光部により露光されない暗部と、露光部により露光される明部と、が、ドラム長手方向（記録材の幅方向）に所定のパターンで組み合わせられるものである。また、それぞれ、明部と暗部の組み合わせが、ドラム周面における周方向（記録材の搬送方向）の全域にわたって一様となるように形成される。さらに、複数の潜像パターンは、互いに、明部の位置が幅方向において重ならないように形成される。これら潜像パターンは、露光工程において感光ドラム１上に形成される。

本実施例においては、図１５のように、４つの検知領域ａ、ｂ、ｃ、ｄが形成されるような潜像パターンを採用する。具体的には、検知領域ａのＶ_Ｌ部の長手幅は露光領域の１／４で、短手幅はドラム１周部の長さであり、長手位置は露光領域の端にある。検知領域ｂのＶ_Ｌ部の長手幅は露光領域の１／４で、短手幅はドラム１周部の長さであり、長手位置は検知領域ａにおけるＶ_Ｌ部の隣にある。検知領域ｃのＶ_Ｌ部の長手幅は露光領域の１／４で、短手幅はドラム１周部の長さであり、長手位置は検知領域ｂにおけるＶ_Ｌ部の隣にある。検知領域ｄのＶ_Ｌ部の長手幅は露光領域の１／４で、短手幅はドラム１周部の長さであり、長手位置は検知領域ｃにおけるＶ_Ｌ部の隣にある。本実施例においては各領域におけるＶ_Ｌ部の長手幅は露光領域の１／４としたが、特にそれに限ったものではない。より精密に長手ムラを検知する際には、露光領域の分割数を最適化すれば良い。

本実施例では、複数の静電潜像パターンとして潜像パターン２を用いて感光ドラム１表面電位の長手ムラについて検知する。なお、それぞれの検知領域におけるＶ_Ｌの算出方法は実施例１と同様である。

図１６は、潜像パターン２を表面電位検知手段で検知した際に出力される検知結果である。横軸はプロセス進行方向であり、縦軸はＶ_Ｌである。ここで、潜像パターン２はプロセス進行方向が進むに従いＶ_Ｌ部が長手でずれていくため、図１６の横軸は感光ドラム１の長手とみて良い。感光ドラム１の長手に膜厚ムラがあった場合、図１６のようにＶ_Ｌはバラツキをもつ。これは図８で説明した通り、感光ドラム１の膜厚とＶ_Ｌには密接な相関があるためである。本実施例では、このバラツキ（以下、δＶ_Ｌ）、すなわち、複数の明部電位Ｖ_Ｌのうち最大値と最小値との差と、各領域のＶ_Ｌ検知結果の平均値（以下、ａｖｅＶ_Ｌと記述する）を用いて画像不良の判断を行う。

図１７は、Ｖ_Ｌとベタ濃度の関係であり、横軸はＶ_Ｌで縦軸はベタ濃度の大きさであるベタ濃度は現像電位とＶ_Ｌの差に依存し、いま現像電位は一定とするため、ベタ濃度とＶ_Ｌの関係は図１７のようになる。図８の通り、膜厚が減少するに従いＶ_Ｌが大きくなった結果、ベタ濃度は低下する。

ここで、ベタ濃度平均の許容値を予め０．９と定義する。こうすることで許容できるａｖｅＶ_Ｌは図１７を基に予め設定でき、使用中にａｖｅＶ_Ｌが許容値を上回った場合、ドラム寿命と報知できる。

また、ベタ濃度の長手ムラについても画像弊害として報知する。予めベタ濃度の長手ムラの許容値として、ベタ濃度の最大値と最小値の差の絶対値が０．２以下と定義する。ここで図１７より、許容できるδＶ_Ｌの値はａｖｅＶ_Ｌの値によって異なる。すなわち、ａｖｅＶ_Ｌが小さい時はδＶ_Ｌの許容量は大きく、ａｖｅＶ_Ｌが大きい時はδＶ_Ｌの許容値は小さくなる。これを表したのが図１８で、横軸はａｖｅＶ_Ｌで縦軸はδＶ_Ｌ値である。実線はベタ濃度の長手ムラに対するδＶ_Ｌの許容限界である。そのため、許容できるδＶ_Ｌは図１８とａｖｅＶ_Ｌを基に予め設定でき、使用中にδＶ_Ｌが許容値を上回った場合、ドラム寿命として報知できる。

図１９を参照して、より詳しく実施例２における各構成の動作について説明する。図１９は、ベタ濃度薄に対する評価シーケンスのフローチャートである。
Ｓ２０１：感光ドラム１を回転駆動させ、帯電ローラ２を用いて感光ドラム１上にＶ_Ｄを形成する。
Ｓ２０２：スキャナ３を用いて感光ドラム１上を走査露光し、感光ドラム１上に潜像パターンｂを形成する。
Ｓ２０３：転写ローラ５を用いて感光ドラム１の表面電位を検知する。
Ｓ２０４：ａｖｅＶ_ＬとδＶ_Ｌを算出する
Ｓ２０５：算出したａｖｅＶ_Ｌが許容値を超える場合はドラム寿命と報知し、画像形成を停止する。Ｖ_Ｄが許容値を超えない場合はＳ２０６へ。
Ｓ２０６：算出したδＶ_Ｌが許容値を超える場合はドラム寿命と報知し、画像形成を停止するδＶ_Ｌが許容値を超えない場合は画像形成を続ける。

また更に好ましくは、静電潜像パターンに感光ドラム１長手で一様にＶ_Ｌ部がある検知領域を加える。このＶ_Ｌ検知結果（以下、Ｖ_Ｌ検知結果ａとする）は一度のＶＬ検知結果であるため、４度のＶ_Ｌ検知結果の平均値から得るａｖｅＶ_Ｌよりも、検知誤差が載らない分、精度が高い。そのため、Ｖ_Ｌ検知結果ａを上述のａｖｅＶ_Ｌとして画像不良の許容値に用いることにより、画像不良の報知精度があがる。またベタ濃度の長手ムラについても、Ｖ_Ｌ検知結果ａを用いることにより報知精度が上がる。以上の理由より、静電潜像パ
ターンに感光ドラム１長手で一様にＶ_Ｌ部がある検知領域を加えることが望ましい。

また更に好ましくは、実施例１と同様に、画像形成時の露光光量よりも小さい光量で領域ａを露光する。これにより更なる検知精度の向上が得られる。

（４）比較例２
実施例２の効果を説明するために、比較例２を挙げる。
比較例２の構成における実施例２との差異は、静電潜像パターンである。
比較例２の静電潜像パターンは、感光ドラム１の長手で一様に明部電位部からなることを特徴とする。

（５）ベタ濃度薄に対する評価
実際に比較例２と実施例２を同一条件で評価し、実施例２の優位性を示す。
評価方法は、検知領域ａの削れ量が０μｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍの感光ドラム１を実施例１及び比較例１の画像形成装置に入れて画出し、検知領域ａの削れ起因のベタ濃度薄の発生状況を比較する手法をとった。表２が、削れ量とベタ濃度薄発生状況の比較である。

（表２）削れ量とベタ濃度薄発生状況の比較

なお、ベタ濃度薄発生状況において、○は発生なし、×は発生、―はδＶ_Ｌが許容値を上回ったためドラム寿命として報知することにより画像形成を停止した。比較例２の構成では、長手において一様にＶ_Ｌ部を形成するため長手におけるＶ_Ｌのバラツキに対する検知精度が悪い。そのため、例えば検知領域ａにおいて感光ドラム１の膜厚が低下しても、Ｖ_Ｌ上昇によるベタ濃度薄が発生し、膜厚削れ量が２μｍと３μｍの感光ドラム１に対しては画像不良が発生した。これに対し実施例２では、長手におけるＶ_Ｌバラツキを検知できるため、検知領域ａの膜厚低下によるＶ_Ｌの上昇を検知し、ドラム寿命を報知でき、ベタ濃度薄が発生しなかった。以上の評価により、比較例２に対する実施例２の優位性を確認できた。

なお、上記各実施例の構成は、可能な限り互いに組み合わせて採用することができる。

１…感光ドラム（像担持体）、２…帯電ローラ（帯電部）、３…スキャナ（露光部）、５…転写ローラ（電圧印加部材、転写部材）、５ｂ…転写電流検知回路（電流検出部）、１０ａ…演算部、１１…表示器（報知部）、Ｐ…記録材

Claims (11)

1. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
   帯電した前記像担持体の前記表面を露光する露光ユニットと、
   前記像担持体に接触する接触部材と、
   前記接触部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記露光ユニットと前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、
   前記像担持体から前記接触部材に流れる電流の電流値を検出する検出部と、
   前記電圧印加手段によって前記電圧が前記接触部材に印加された状態で前記検出部により検出される前記電流値と、前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記像担持体の表面電位を取得する取得部と、
   前記取得部で取得した前記表面電位に基づいて、前記像担持体が寿命に達していることを報知する報知部と、
   を備え、
   前記取得部は、前記像担持体の軸線方向において、
   前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の前記表面の一部が前記露光ユニットによって露光された第１領域と前記像担持体の前記表面の一部が前記露光ユニットによって露光されない第２領域とを形成した状態で検出される前記電流値と前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記第２領域の表面電位を取得し、
   前記報知部は、前記第２領域の表面電位が許容値に満たない場合に、前記像担持体が前記寿命に達していることを報知することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記軸線方向における記録材の端部と前記像担持体の表面と、が接触する部分を含む領域が前記第２領域となるように前記露光ユニットを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、記録材の端部と前記像担持体の表面と、が接触する部分を含む前記領域のうち一方の端部領域に露光されない前記第２領域が形成され、他方の端部領域に、前記第１領域が形成されるように前記露光ユニットを制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記軸線方向における前記第１領域と前記第２領域と、が、前記像担持体の表面における前記軸線方向の全域にわたって一様に形成されるように前記露光ユニットを制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記取得部は、前記第１領域と前記第２領域と、が形成された前記像担持体において、前記電圧印加手段によって前記電圧が前記接触部材に印加された状態で、前記第１領域において前記検出部により検出される前記電流値と前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて算出される第１関係式と、前記第２領域において前記検出部により検出される前記電流値と前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて算出される第２関係式と、から取得される傾きが４点で変化する合成関係式において、
   前記４点のうち前記第２関係式に対応する２点の前記電圧値に基づいて前記第２領域の表面電位を取得することを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
   帯電した前記像担持体の前記表面を露光する露光ユニットと、
   前記像担持体に接触する接触部材と、
   前記接触部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記露光ユニットと前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、
   前記像担持体から前記接触部材に流れる電流の電流値を検出する検出部と、
   前記電圧印加手段によって前記電圧が前記接触部材に印加された状態で前記検出部により検出される前記電流値と、前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記像担持体の表面電位を取得する取得部と、
   前記取得部で取得した前記表面電位に基づいて、前記像担持体が寿命に達していることを報知する報知部と、
   を備え、
   前記取得部は、前記像担持体の軸線方向において、前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の前記表面の一部が前記露光ユニットによって露光された領域を形成した状態で検出される前記電流値と前記電流値に対応する電圧値と、に基づいて、前記軸線方向の前記領域の位置が前記像担持体の回転方向において互いに異なる複数の前記領域における前記表面電位をそれぞれ取得し、
   前記報知部は、複数の前記領域の前記表面電位の平均値、もしくは、複数の前記領域の前記表面電位のうち最大値と最小値の差、がそれぞれの許容値を超える場合に、前記像担持体が前記寿命に達していることを報知することを特徴とする画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記像担持体の前記表面電位を取得するための前記露光ユニットにより露光する露光量が画像形成を行うための前記露光ユニットにより露光する露光量よりも小さくなるように制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記接触部材は、前記像担持体の前記表面に形成されたトナー像を記録材に転写する転写部材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記接触部材は、前記帯電部材を兼ねることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体の回転方向において、前記転写部材との接触部を通過して前記帯電部材によって帯電が行われる前の前記像担持体の前記表面を露光する第２の露光ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体が前記寿命に達している状態は、前記像担持体の膜厚削れ量が所定の値を超えている状態であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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